提高DC53、VIKING等冷作模具使用壽命的有效方法
提高DC53、VIKING等冷作模具的使用壽命和性能,除了發展新型模具材料外,另一個途徑是提高熱處理質量,即采用先進的熱處理工藝。根據冷作模具的失效形式,結合其必須具有高的硬度和耐磨性、足夠的強度和韌性、熱處理變形小和較高的淬透性等,通常采用以下方法。
①對于精密模具以及性能要求高的模具,應采用保護氣氛或真空爐進行加熱,尤其是真空熱處理,可確保無表面氧化和脫碳缺陷的出現(不存在貧碳),表面凈化并可消除部分有害雜質,加外沒有污染,可促進合金化過程進一步完善,顯著提高冷作模具的強韌性和使用壽命。
②高速鋼冷作模具(例如冷沖孔模、沖頭)等在工作過程中承受較大的沖擊載荷的作用,大多因為韌性不足而斷裂或崩刃。采用低溫淬火可以彌補冷作模具的強度和耐磨性的不足,高的硬度造成其韌性的降低,為了改善韌性和避免沖頭的脆性斷裂,采用低溫淬火和延長保溫時間,以降低部分硬度來換取沖擊韌性的提高,后獲得了高的強度和韌性,可減少折斷,提高其使用壽命。其原因在于低溫加熱的基休中,碳和合金元素較低,回火后析出的碳化物少,二次硬化后硬度降低,但由于基體中含碳量低和奧氏體的晶粒較細,因此淬火后獲得了板條狀馬氏體,故提高了韌性。
③對于采用Cr12MoV、9SiCr、60Si2Mn以及GCr15等鋼制造的冷作模具,采用等溫淬火處理+低溫或中溫回火,可獲理想的貝氏體組織。
Cr12MoV采用等溫淬火,獲得了下貝氏體+馬氏體+殘余奧氏體+未溶解碳化物組織,適量的馬氏體經過回火后,消除了或降低了殘余應力,降低了脆性和提高了韌性。例如Cr12MoV鋼制作的汽車鋼板彈簧中心孔沖頭模具,采用1020℃加熱,260℃等溫淬火并在360℃進行回火后,其使用壽命比常規的熱處理提高3倍以上。
9SiCr鋼凸模采用調質處理(淬火+高溫回火)+硝鹽等溫淬火+低溫回火的工藝,以調質處理來代替退火,徹底消除了殘余網狀、帶狀碳化物,使碳化物細小和高度彌散,晶粒細化而均勻,最大限度地減少了晶界的偏析,以硝鹽等溫淬火代替傳統的油淬火,www.syfukang.com得到的組織主要為下貝氏體,晶粒度在9~10級,碳化物小、圓和分布均勻,故內應力小,顯微裂紋少,使材料的強度和韌性得到了良好的配合,明顯提高了疲勞強度、多沖抗力、韌性等,即使凸模的刃部磨平,也不會發生崩刃現象。
60Si2Mn鋼制作的沖孔模、沖針等,采用硝鹽等溫淬火+低溫回火的工藝,得到了60%左右的下貝氏體組織。選擇240℃作為等溫淬火溫度,在奧氏體晶粒的貧碳區首先析出鐵素體,鐵素體片和碳化物細小,且呈高度彌散,因此內應力和顯微裂紋小,沖擊韌性、多沖抗力、疲勞強度等優于回火馬氏體,硬度雖有所降低,但強度和韌性得到了良好的配合,故提高了其服役的壽命。
④可選用表面處理和化學熱處理,對于熱鍛模、壓鑄模、熱擠壓模等,進行氣體或液體軟氮化,可明顯提高其抗熱疲勞強度、抗咬合性。另外可根據模具的服役和失效形式,有針對性選擇滲碳、滲釩、滲硼、鹽浴涂層VC、化學氣相沉積TiC可TiN等,均可提高冷作模具的使用壽命。
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